(57)【要約】【課題】  製品の歩留まりや品質を向上し得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハおよびそのダイシング方法を提供する。【解決手段】  ウェハ２０ａは、改質領域を形成するために照射されるレーザ光Ｌが照射される前に、レーザ光Ｌの照射を予定する割断線ＤＬに対して、シリコン基板２１、酸化膜、ＳＯＩ層のうち、改質領域を形成すべきシリコン基板２１以外の層であって、シリコン基板２１に対しレーザ光Ｌの入射側に位置するＳＯＩ層が除去される（層除去工程）。これにより、前述したように、割断線ＤＬに入射したレーザ光Ｌは、ＳＯＩ層による反射や散乱を生じることなく、シリコン基板２１に入射して、改質領域による適正な割断が可能となるので、チップＤevのの歩留まりや品質を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の異なる複数の層を備えた半導体ウェハで、レーザ光の照射により形成される改質領域に生じる割断によってそれぞれ分離され得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、
前記レーザ光が照射される部位には、前記複数の層のうち、前記改質領域を形成すべき改質領域形成層以外の層であって前記改質領域形成層に対し前記レーザ光の入射側に位置する少なくとも１層以上が除去されている層除去領域が存在することを特徴とする複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
【請求項２】
前記層除去領域において除去される層は、前記改質領域形成層以外の層であって、前記改質領域形成層または前記改質領域形成層以外の層に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層であることを特徴とする請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
【請求項３】
前記層除去領域は、前記レーザ光の照射部位の全て含む範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
【請求項４】
前記層除去領域は、前記レーザ光の照射部位のうち、前記複数の半導体装置を全て分離するために必要な最小限範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハ。
【請求項５】
屈折率の異なる複数の層を備えた半導体ウェハで、レーザ光の照射により形成される改質領域に生じる割断によって半導体ウェハをレーザダイシングする半導体ウェハのダイシング方法において、
前記レーザ光を照射する前に、前記レーザ光の照射を予定する部位に対して、前記複数の層のうち、前記改質領域を形成すべき改質領域形成層以外の層であって、前記改質領域形成層に対し前記レーザ光の入射側に位置する少なくとも１層以上を除去する層除去工程を含むことを特徴とする半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項６】
前記層除去工程において除去される層は、前記改質領域形成層以外の層であって、前記改質領域形成層または前記改質領域形成層以外の層に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層であることを特徴とする請求項５記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項７】
前記層除去工程において除去される層は、前記レーザ光の照射部位の全て含む範囲に存在するものであることを特徴とする請求項５または６記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【請求項８】
前記層除去工程において除去される層は、前記レーザ光の照射部位のうち、前記複数の半導体装置を全て分離するために必要な最小限範囲に存在するものであることを特徴とする請求項５または６記載の半導体ウェハのダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率の異なる複数の層を備えた半導体ウェハで、レーザ光の照射により形成される改質領域に生じる割断によってそれぞれ分離され得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハおよびそのダイシング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８(A) に示すように、半導体集積回路やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を形成したシリコンウェハ（以下、［背景技術］および［発明が解決しようとする課題］の欄において「ウェハ」という）１００を各々のチップＤevに分離するダイシング工程では、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだダイシングブレードを用い割断線ＤＬに沿ってチップＤevに切り分けていた。
【０００３】
しかし、このようなブレードによるダイシング工程では、(1) ブレードでカットする際にその切りしろが必要になるため１枚のウェハ１００から取れるチップ数が切りしろの分だけ減少しコストの増大を招く、(2) カットする際の摩擦熱による焼付き等を防ぐために用いられる水等が、チップＤevに付着するのを防止する必要から、キャッピング等の保護装置を必要しその分メンテナンス工数が増大する、といった問題等が生じていた。
【０００４】
そこで、近年では、レーザを用いたダイシング工程（レーザダイシング）の検討や研究が進められており、例えば、下記特許文献１にレーザによるウェハの加工技術が開示されている。この特許文献に開示される技術では、所定条件のレーザ光を加工対象物に照射することにより改質領域を形成し当該改質領域を起点とした割断によって加工対象物を切断する（下記特許文献１；段落番号００２６〜０１１８）。
【特許文献１】特許３４０８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）をはじめ、その一種であるＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）等、半導体基板の多層化技術が進展していることから、このような多層化されたウェハにおいても、レーザダイシングによってチップをダイシングする試みがなされている。
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に開示される技術によるレーザダイシングでは、いわゆるバルクシリコンのような単一層のウェハあるいはその表面に酸化膜を形成した程度のウェハをダイシングする場合には、レーザ照射による多光子吸収により改質領域を安定に形成することが可能であるが（特許文献１；段落番号００２７）、ＳＯＩのような多層化されたウェハにおいては、改質領域を安定に形成し難いという技術的課題がある。
【０００７】
即ち、図８(B) や図８(C) に示すように、複数層（例えば、層１０１はシリコン、層１０２は酸化シリコン、層１０３はシリコン）に多層化されたウェハ１００は、各層１０１，１０２，１０３を構成する半導体の光学的特性の相違からレーザ光Ｌに対する屈折率が層ごとの厚さや材質により異なることから、屈折率が異なる層１０３，１０２や層１０２，１０１の境界面等ではレーザ光の反射Ｌ’や散乱Ｌ”が発生しやすい。そのため、これらの層１０１，１０２，１０３を通過するレーザ光の複雑な屈折によって予定した深さや位置に焦点を合わせることを困難にする。
【０００８】
したがって、このような多層化されたウェハ１００のレーザダイシングにおいては、安定な改質領域の形成を困難にし、ダイシング工程におけるチップＤev（製品）の歩留まり低下や品質低下を招いている。なお、図８(B) 、図８(C) において、符号ＣＶは集光レンズを示す。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製品の歩留まりや品質を向上し得る複数の半導体装置を備えた半導体ウェハおよびそのダイシング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、屈折率の異なる複数の層［２１，２２，２３］を備えた半導体ウェハ［２０ａ，２０ａ’，２０ａ”，２０ｂ，２０ｂ’，２０ｃ，２０ｃ’］で、レーザ光［Ｌ］の照射により形成される改質領域［Ｋ］に生じる割断によってそれぞれ分離され得る複数の半導体装置［Ｄev］を備えた半導体ウェハにおいて、前記レーザ光［Ｌ］が照射される部位［ＤＬ］には、前記複数の層［２１，２２，２３］のうち、前記改質領域［Ｋ］を形成すべき改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって前記改質領域形成層［２１］に対し前記レーザ光［Ｌ］の入射側に位置する少なくとも１層以上が除去されている層除去領域［Ｇｒ］が存在することを技術的特徴とする。なお、［  ］内の数字等は、［発明を実施するための最良の形態］の欄で説明する符号に対応し得るものである（以下同じ）。
【００１１】
特許請求の範囲に記載の請求項２の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記層除去領域［Ｇｒ］において除去される層［２２，２３］は、前記改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって、前記改質領域形成層［２１］または前記改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層であることを技術的特徴とする。
【００１２】
特許請求の範囲に記載の請求項３の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１または２記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記層除去領域［Ｇｒ］は、前記レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］の全て含む範囲であることを技術的特徴とする。
【００１３】
特許請求の範囲に記載の請求項４の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハでは、請求項１または２記載の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハにおいて、前記層除去領域［Ｇｒ］は、前記レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］のうち、前記複数の半導体装置［Ｄev］を全て分離するために必要な最小限範囲であることを技術的特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項５の半導体ウェハのダイシング方法では、屈折率の異なる複数の層［２１，２２，２３］を備えた半導体ウェハ［２０ａ，２０ａ’，２０ａ”，２０ｂ，２０ｂ’，２０ｃ，２０ｃ’］で、レーザ光［Ｌ］の照射により形成される改質領域［Ｋ］に生じる割断によって半導体ウェハをレーザダイシングする半導体ウェハのダイシング方法において、前記レーザ光［Ｌ］を照射する前に、前記レーザ光［Ｌ］の照射を予定する部位［ＤＬ］に対して、前記複数の層［２１，２２，２３］のうち、前記改質領域［Ｋ］を形成すべき改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって、前記改質領域形成層［２１］に対し前記レーザ光［Ｌ］の入射側に位置する少なくとも１層以上を除去する層除去工程を含むことを技術的特徴とする。
【００１５】
特許請求の範囲に記載の請求項６の半導体ウェハのダイシング方法では、請求項５記載の半導体ウェハのダイシング方法において、前記層除去工程において除去される層は、前記改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって、前記改質領域形成層［２１］または前記改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層であることを技術的特徴とする。
【００１６】
特許請求の範囲に記載の請求項７の半導体ウェハのダイシング方法では、請求項５または６記載の半導体ウェハのダイシング方法において、前記層除去工程において除去される層は、前記レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］の全て含む範囲に存在するものであることを技術的特徴とする。
【００１７】
特許請求の範囲に記載の請求項８の半導体ウェハのダイシング方法では、請求項５または６記載の半導体ウェハのダイシング方法において、前記層除去工程において除去される層は、前記レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］のうち、前記複数の半導体装置［Ｄev］を全て分離するために必要な最小限範囲に存在するものであることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明では、レーザ光［Ｌ］が照射される部位［ＤＬ］には、複数の層［２１，２２，２３］のうち、改質領域［Ｋ］を形成すべき改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって改質領域形成層［２１］に対しレーザ光［Ｌ］の入射側に位置する少なくとも１層以上が除去されている層除去領域［Ｇｒ］が存在する。つまり、層除去領域［Ｇｒ］では、入射したレーザ光［Ｌ］の反射や散乱の原因となる改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］が改質領域形成層［２１］よりもレーザ光［Ｌ］の入射側に存在しない。これにより、当該部位［ＤＬ］に入射したレーザ光［Ｌ］は、当該層［２２，２３］による反射や散乱を生じることなく、改質領域形成層［２１］に入射することができる。したがって、改質領域形成層［２１］に対し予定した位置に改質領域［Ｋ］を形成できるので、改質領域［Ｋ］による適正な割断が可能となる。よって、製品の歩留まりや品質を向上することができる（図１〜７相当）。
【００１９】
請求項２では、層除去領域［Ｇｒ］において除去される層［２２，２３］は、改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって、改質領域形成層［２１］または改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層であることから、入射したレーザ光［Ｌ］が最も屈折し得る２層についてその原因となる層［２２］または層［２３］を除去する。これにより、層除去領域［Ｇｒ］において除去する層を最小限に留めながらレーザ光［Ｌ］の反射を効果的に抑制することができる。したがって、当該層を除去する工程を簡素化し得るとともに、例えば、当該層を除去する工程がドライエッチングやウェットエッチング等の化学的処理によるものである場合には、処理後の廃液排出量を低減できるので、化学的処理機器の保守保全工数等を削減できる（図２相当）。
【００２０】
請求項３では、層除去領域［Ｇｒ］は、レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］の全て含む範囲であることから、レーザ光［Ｌ］が照射され得る全範囲において上記請求項１および請求項２による作用効果を得ることができる。これにより、レーザ光［Ｌ］の照射の有無を制御する必要がないので、レーザ光［Ｌ］の照射制御を簡素化できる（図１、２相当）。
【００２１】
請求項４の発明では、層除去領域［Ｇｒ］は、レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］のうち、複数の半導体装置［Ｄev］を全て分離するために必要な最小限範囲である。これにより、層除去領域［Ｇｒ］において除去する層の範囲を最小限に留めながらレーザ光［Ｌ］の反射や散乱を効果的に抑制することができる。したがって、例えば、当該層を除去する工程がドライエッチングやウェットエッチング等の化学的処理によるものである場合には、処理後の廃液排出量を低減できるので、化学的処理機器の保守保全工数等を削減できる（図４、５相当）。
【００２２】
請求項５の発明では、改質領域［Ｋ］を形成するために照射されるレーザ光［Ｌ］の照射前に、レーザ光［Ｌ］の照射を予定する部位［ＤＬ］に対して、複数の層［２１，２２，２３］のうち、改質領域［Ｋ］を形成すべき改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって、改質領域形成層［２１］に対しレーザ光［Ｌ］の入射側に位置する少なくとも１層以上を除去する層除去工程を含む。つまり、層除去工程では、入射したレーザ光［Ｌ］の反射や散乱の原因となる改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］が改質領域形成層［２１］よりもレーザ光［Ｌ］の入射側に存在しないように当該層［２２，２３］を除去する。これにより、当該部位［ＤＬ］に入射したレーザ光［Ｌ］は、当該層［２２，２３］による反射や散乱を生じることなく、改質領域形成層［２１］に入射することができる。したがって、改質領域形成層［２１］に対し予定した位置に改質領域［Ｋ］を形成できるので、改質領域［Ｋ］による適正な割断が可能となる。よって、製品の歩留まりや品質を向上することができる（図１〜７相当）。
【００２３】
請求項６の発明では、層除去工程において除去される層は、改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］であって、改質領域形成層［２１］または改質領域形成層［２１］以外の層［２２，２３］に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層であることから、入射したレーザ光［Ｌ］が最も屈折し得る２層についてその原因となる層［２２］または層［２３］を除去する。これにより、層除去工程において除去される層を最小限に留めながらレーザ光［Ｌ］の反射を効果的に抑制することができる。したがって、当該層除去工程を簡素化し得るとともに、例えば、当該層除去工程がドライエッチングやウェットエッチング等の化学的処理によるものである場合には、処理後の廃液排出量を低減できるので、化学的処理機器の保守保全工数等を削減できる（図２相当）。
【００２４】
層除去工程において除去される層は、レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］の全て含む範囲に存在するものであることから、レーザ光［Ｌ］が照射され得る全範囲において上記請求項５および請求項６による作用効果を得ることができる。これにより、レーザ光［Ｌ］の照射の有無を制御する必要がないので、レーザ光［Ｌ］の照射制御を簡素化できる（図１、２相当）。
【００２５】
請求項８の発明では、層除去工程において除去される層は、レーザ光［Ｌ］の照射部位［ＤＬ］のうち、複数の半導体装置［Ｄev］を全て分離するために必要な最小限範囲に存在するものである。これにより、層除去工程において除去される層の範囲を最小限に留めながらレーザ光［Ｌ］の反射や散乱を効果的に抑制することができる。したがって、例えば、当該層除去工程がドライエッチングやウェットエッチング等の化学的処理によるものである場合には、処理後の廃液排出量を低減できるので、化学的処理機器の保守保全工数等を削減できる（図４、５相当）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の複数の半導体装置を備えた半導体ウェハおよびそのダイシング方法の実施形態について図を参照して説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る半導体ウェハ（以下、［発明を実施するための最良の形態］の欄において「ウェハ」という）２０ａおよびその改変例に係るウェハ２０ａ’、ウェハ２０ａ”を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２８】
図１に示すように、ウェハ２０ａは、シリコンからなる薄板円盤形状のシリコン基板２１で、外周の一部に結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成されている。このウェハ２０ａは、図２(A) や図２(B) に示すように、その断面図からわかるように、シリコン基板２１上に埋め込み酸化膜層（以下、「酸化膜」という）２２を介してＳＯＩ層２３が接合されたＳＯＩウェハで、多層化された半導体基板を形成し得るものである。
【００２９】
このため、このウェハ２０ａの表面には、拡散工程等を経て形成された複数のチップＤevが碁盤の目のように整列配置されているが、これらのチップＤevをレーザダイシングにより割断線ＤＬに沿ってそれぞれ分離しようとすると、［発明が解決しようとする課題］の欄で述べたような問題（技術的課題）が発生する。即ち、ウェハ２０ａのような多層化された半導体基板をレーザダイシングする場合には、レーザ照射による多光子吸収によって形成されるべき改質領域を安定に形成し難い。なお、「多光子吸収」とは、物質が複数個の同種もしくは異種の光子を吸収することをいう。この多光子吸収により、焦点（集光点）およびその近傍では光学的損傷という現象が発生するので、これにより熱歪みが誘起され、その部分においてクラックが生じる。このクラックが集合した範囲を改質領域または改質層という。
【００３０】
そこで、本実施形態に係るウェハ２０ａでは、図１および図２に示すように、割断線ＤＬに沿った溝状の層除去領域Ｇｒを形成することにより、このような技術的課題を解決している。即ち、図２(A) および図２(B) に示すように、レーザ光Ｌが照射される割断線ＤＬに、シリコン基板２１、酸化膜２２、ＳＯＩ層２３のうち、改質領域Ｋを形成すべきシリコン基板２１以外の層であってシリコン基板２１に対しレーザ光Ｌの入射側に位置するＳＯＩ層２３が除去されている層除去領域Ｇｒを形成する。なお、ＳＯＩ層２３の除去は、半導体製造プロセス中のレーザダイシング工程の前工程として位置づけられる層除去工程により、例えば、ドライエッチングやウェットエッチングによって除去される。
【００３１】
これにより、層除去領域Ｇｒにおいては、照射されたレーザ光ＬはＳＯＩ層２３に入射することなく、酸化膜２２を介してシリコン基板２１に入射するので、ＳＯＩ層２３を原因とする反射や散乱を生じることがない。つまり、ＳＯＩ層２３を除去することにより、レーザ光Ｌが透過する媒質を、空気→ＳＯＩ層２３（屈折率；大）→酸化膜２２（屈折率；小）→シリコン基板２１（屈折率；大）から、空気→酸化膜２２（屈折率；小）→シリコン基板２１（屈折率；大）に設定することで、屈折率が大きく異なる媒質を透過する際に媒質の境界面で発生し得るレーザ光Ｌの反射や散乱を抑制している。このため、レーザ光Ｌは、シリコン基板２１の内部において予定した位置に焦点Ｐを結ぶことができるので、改質領域Ｋを安定に形成することが可能となり、チップＤevの歩留まりや品質を向上させることができる。なお、チップＤevは、ダイシング工程により分離された後、マウント工程、ボンディング工程、封入工程等といった各工程を経ることによりパッケージされたＩＣやＬＳＩとして完成する。
【００３２】
このように図１、図２(A) および図２(B) に示すウェハ２０ａは、改質領域Ｋを形成するために照射されるレーザ光Ｌが照射される前に、レーザ光Ｌの照射を予定する割断線ＤＬに対して、シリコン基板２１、酸化膜２２、ＳＯＩ層２３のうち、改質領域Ｋを形成すべきシリコン基板２１以外の層であって、シリコン基板２１に対しレーザ光Ｌの入射側に位置するＳＯＩ層２３が除去される（層除去工程）。これにより、前述したように、割断線ＤＬに入射したレーザ光Ｌは、ＳＯＩ層２３による反射や散乱を生じることなく、シリコン基板２１に入射して、改質領域Ｋによる適正な割断が可能となるので、チップＤevのの歩留まりや品質を向上させることができる。
【００３３】
また、この層除去工程により除去されるＳＯＩ層２３は、割断線ＤＬに沿って形成される層除去領域Ｇｒにおいて、比較的屈折率の小さい酸化膜２２に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きい、つまり酸化膜２２に対して屈折率が大きい層である。このため、層除去領域Ｇｒにおいて除去する層を最小限に留めながらレーザ光Ｌの反射を効果的に抑制しているので、ＳＯＩ層２３を除去する層除去工程を簡素化し得るとともに、ドライエッチングやウェットエッチング等による化学的処理後の廃液排出量を低減できるので、化学的処理機器の保守保全工数等を削減することが可能となる。
【００３４】
なお、図２(C) および図２(D) に示すように、ウェハ２０ａの改変例として、ウェハ２０ａ’では、シリコン基板２１に重なる層で、重なり合う２層間の屈折率の差が最も大きな層として酸化膜２２を、ＳＯＩ層２３に加えて、層除去工程により除去される層に設定している。これにより、層除去領域Ｇｒにおいては、照射されたレーザ光ＬはＳＯＩ層２３や酸化膜２２に入射することなく、直接、シリコン基板２１に入射するので、ＳＯＩ層２３や酸化膜２２を原因とする反射や散乱を生じることがない。つまり、ウェハ２０ａ’では、ＳＯＩ層２３および酸化膜２２を除去することにより、レーザ光Ｌが透過する媒質を、空気→ＳＯＩ層２３（屈折率；大）→酸化膜２２（屈折率；小）→シリコン基板２１（屈折率；大）から、空気→シリコン基板２１（屈折率；大）に設定することで、屈折率が大きく異なる媒質を透過する際に媒質の境界面で発生し得るレーザ光Ｌの反射や散乱を大幅に抑制している。このため、レーザ光Ｌは、シリコン基板２１の内部において予定した位置に焦点Ｐを結ぶことができるので、改質領域Ｋを安定に形成することが可能となり、チップＤevの歩留まりや品質を向上させることができる。
【００３５】
また、図１に示すように、層除去領域Ｇｒは、レーザ光Ｌが照射される割断線ＤＬを全て含む範囲、つまりウェハ２０ａの結晶方位に対して縦横に、ウェハ２０ａの一方の外周端から他方の外周端まで両端間に形成されていることから、レーザ光Ｌが照射され得る全範囲において、上述したような作用効果を得ることができる。また、これにより、レーザ光Ｌの照射の有無を制御する必要がないので、レーザ光Ｌの照射制御を簡素化できる。
【００３６】
さらに、図２(A) および図２(B) に示す集光レンズＣＶによるレーザ光Ｌのように、レーザ光Ｌの開口角θは、層除去領域Ｇｒの幅内でレーザ光Ｌが入射するように設定されるのが望ましい。しかし、シリコン基板２１の深い側、即ちウェハ２０ａの裏面（チップＤevが配置されていない側のウェハ面）に近い側に、焦点Ｐを結ぶように集光レンズＣＶを移動させた場合（図２(A) に示す符号ＣＶ’）には、当該層除去領域Ｇｒの両側に位置するチップＤevの一部にレーザ光Ｌの一部が反射（レーザ光Ｌ’）し得るが、このような場合にも、上述した効果を得ることができる。
【００３７】
即ち、層除去領域ＧｒによりＳＯＩ層２３を透過することなく、シリコン基板２１上に形成される酸化膜２２に入射可能（図２(A) 、図２(B) ）、またはＳＯＩ層２３および酸化膜２２を透過することなく、シリコン基板２１に直接に入射可能（図２(C) 、図２(D) ）であれば、予定した位置に安定した改質領域Ｋをシリコン基板２１に形成することができ、これにより適正な割断が可能となるので、チップＤevのの歩留まりや品質を向上させることが可能となる。
【００３８】
次に、ウェハ２０ａの裏面（チップＤevが配置されていない側のウェハ面）に、分離さらたチップＤevの離散を防ぐダイアタッチフィルム（ダイボンドフィルムと称される。以下「ＤＡＦ」という。）を貼付し、さらにこのＤＡＦ３１にダイシングフィルム（ダイシングシートまたはダイシングテープとも称される。）３２を貼着した例として、ウェハ２０ａの改変例、ウェハ２０ａ”を図３を参照して説明する。
【００３９】
図３(A) に示すように、ＤＡＦ３１は、それぞれのチップＤevに対応してそのシリコン基板２１の裏面の複数箇所に複数貼付されており、さらにこれら複数のＤＡＦ３１を一枚のダイシングフィルム３２によりまとめて貼着している。なお、ＤＡＦ３１およびダイシングフィルム３２は、例えば合成樹脂フィルム上に接着剤を塗布することにより形成されており、隣接するＤＡＦ３１間には層除去領域Ｇｒとして機能する隙間３１ａが形成されている。即ち、ウェハ２０ａ”の裏面からこの隙間３１ａを介してレーザ光Ｌをシリコン基板２１に照射することによっても、シリコン基板２１に改質領域Ｋを形成することができ、このような隙間３１ａが形成されていない場合に比べてＤＡＦ３１を介することなくシリコン基板２１にレーザ光Ｌを入射させることができる。これにより、層除去領域Ｇｒにおいて、ＳＯＩ層２３を除去したウェハ２０ａやＳＯＩ層２３および酸化膜２２を除去したウェハ２０ａ’と同様に、隙間３１ａにおいてＤＡＦ３１を除去することによりＤＡＦ３１を媒質とした場合に発生し得るレーザ光Ｌの反射や散乱も防止可能となる。
【００４０】
図３(B) に示すように、レーザ光Ｌによる改質領域Ｋの形成が進むと、割断線ＤＬに沿った改質領域Ｋがシリコン基板２１の厚さ方向に線条に形成される。このため、図３(C) に示すように、エキスパンド工程では、ウェハ２０ａ”を径方向外側方向（図３(C) に示す白矢印方向）に引っ張りながら、押圧部材５１によりウェハ２０ａ”の裏面からウェハ２０ａ”を押し上げる。これにより、押圧部材５１による押圧力がウェハ２０ａ”の表面に向かって伝達するため、改質領域Ｋを起点として生じる割断によりチップＤevを分離することができる。なお、図３(C) では、便宜上、一部のチップＤevのみを押圧部材５１により押し上げているように図示されているが、実際のエキスパンド工程では、ウェハ２０ａ”の裏面ほぼ全体に亘って押し上げるようにウェハ２０ａ”をほぼ均一に押圧することで、複数のチップＤevを一度に分離可能にしている。
【００４１】
このように第１実施形態に係るウェハ２０ａ，２０ａ’，２０ａ”では、ウェハ２０ａ等の外周端まで割断線ＤＬに沿った溝状の層除去領域Ｇｒを形成することにより、ＳＯＩ層２３あるいはＳＯＩ層２３および酸化膜２２を当該層除去領域Ｇｒ内で除去しているので、後述する第２実施例（図４、図５参照）のように、ウェハ２０ａ等の外周縁領域Ｒに層除去領域Ｇｒを形成しない場合に比べ、押圧部材５１による押圧力を当該外周縁領域Ｒにより妨げることなくウェハ２０ａ等の表面側に伝達することができる。また所望の部位に層除去領域Ｇｒを形成することにより、ピッチングやカットずれを起こすことなく、安定してチップＤevをレーザダイシングすることができる。
【００４２】
なお、図１、図２(A) および図２(B) に示す例は、特許請求の範囲の請求項１、２、３、５、６、７に対応し得るもので、チップＤevは、これらの請求項に記載の「半導体装置」に相当し得るものである。また、シリコン基板２１、酸化膜２２およびＳＯＩ層２３は、これらの請求項に記載の「屈折率の異なる複数の層」に相当し得るもので、シリコン基板２１は、これらの請求項に記載の「改質領域形成層」に相当し得るもので、酸化膜２２およびＳＯＩ層２３は、これらの請求項に記載の「改質領域形成層以外の層」に相当し得るものである。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るウェハ２０ｂおよびその改変例に係るウェハ２０ｂ’を図４および図５に基づいて説明する。本第２実施形態によるウェハ２０ｂは、層除去領域Ｇｒの形成範囲を、ウェハの一方の外周端から他方の外周端までの両端間に設定することなく、チップＤevが形成されるその周囲に限定する点が、前述の第１実施形態に係るウェハ２０ａと異なる。つまり、ウェハ２０ｂ、２０ｂ’では、外周縁領域Ｒに除去領域Ｇｒを形成していない点が前述の第１実施形態に係るウェハ２０ａと異なる。そのため、第１実施形態のウェハ２０ａと実質的に同一の構成部分については、図１、２に示すウェハ２０ａと同一符号を付すものとして、それらの説明を省略する。
【００４４】
図４に示すように、ウェハ２０ｂでは、ウェハ２０ｂ上で複数のチップＤevが形成される範囲を取り囲むように、割断線ＤＬに沿った溝状の層除去領域Ｇｒが形成されている。即ち、ウェハ２０ｂの層除去領域Ｇｒは、レーザ光Ｌの割断線ＤＬのうち、複数のチップＤevを全て分離するために必要な最小限範囲に形成されている。なお、ウェハ２０ｂは、図５(A) や図５(B) に示す断面図からわかるように、ウェハ２０ａと同様に、層除去領域Ｇｒで除去される層はＳＯＩ層２３のみであり、酸化膜２２およびシリコン基板２１を残している。
【００４５】
このようにウェハ２０ｂでは、複数のチップＤevを全て分離するために必要な最小限範囲に層除去領域Ｇｒを形成することにより、層除去領域Ｇｒにおいて除去するＳＯＩ層２３の範囲を最小限に留めながらレーザ光Ｌの反射や散乱を効果的に抑制するので、ＳＯＩ層２３を除去する層除去工程を簡素化し得るとともに、ドライエッチングやウェットエッチング等による化学的処理後の廃液排出量を低減できるので、化学的処理機器の保守保全工数等を削減することが可能となる。
【００４６】
また、図５(C) および図５(D) に示すように、ウェハ２０ｂの改変例としてのウェハ２０ｂ’では、これらの断面図からわかるように、ウェハ２０ａ’と同様に、層除去領域Ｇｒで除去される層はＳＯＩ層２３および酸化膜２２であり、シリコン基板２１を残している。これにより、ウェハ２０ｂ’では、ウェハ２０ｂと同様に、複数のチップＤevを全て分離するために必要な最小限範囲に層除去領域Ｇｒを形成し、層除去領域Ｇｒにおいて除去する範囲をＳＯＩ層２３および酸化膜２２に設定しているので、層除去領域Ｇｒにおいては、照射されたレーザ光ＬはＳＯＩ層２３や酸化膜２２に入射することなく、直接、シリコン基板２１に入射するので、ＳＯＩ層２３や酸化膜２２を原因とする反射や散乱を生じることがない。
【００４７】
したがって、ＳＯＩ層２３を除去する層除去工程を簡素化しながらも、レーザ光Ｌは、シリコン基板２１の内部において予定した位置に焦点Ｐを結ぶことができるので、改質領域Ｋを安定に形成することが可能となり、チップＤevの歩留まりや品質を向上させることができる。つまり、ウェハ２０ｂ’では、ウェハ２０ｂによる利点（層除去工程を簡素化し得る点）とウェハ２０ａ’による利点（シリコン基板２１にレーザ光Ｌを直接入射し得る点）を兼ね備えたウェハを形成することができる。
【００４８】
なお、図４および図５に示す例は、特許請求の範囲の請求項４、８に対応し得るもので、割断線ＤＬは、これらの請求項に記載の「レーザ光の照射部位」に相当し得るもので、また、層除去領域Ｇｒは、これらの請求項に記載の「複数の半導体装置を全て分離するために必要な最小限範囲」に相当し得るものである。
【００４９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るウェハ２０ｃおよびその改変例に係るウェハ２０ｃ’を図６および図７に基づいて説明する。本第３実施形態によるウェハ２０ｃは、チップＤev間に形成される溝状の層除去領域Ｇｒに加えて、最も外周近傍に位置するチップＤev’の外周縁領域Ｒに層除去領域Ｇｒ’を形成する点が、前述の第１実施形態に係るウェハ２０ａと異なる。そのため、第１実施形態のウェハ２０ａと実質的に同一の構成部分については、図１、２に示すウェハ２０ａと同一符号を付すものとして、それらの説明を省略する。なお、図６においてチップＤev’には、クロスハッチングが施されている。
【００５０】
図６に示すように、ウェハ２０ｃでは、最も外周近傍に位置するチップＤev’の外周縁領域Ｒに、割断線ＤＬを含めた広範囲において層除去領域Ｇｒ’が形成されている。即ち、ウェハ２０ｃ上で、「複数のチップＤevが形成されている範囲および割断線ＤＬを除くチップＤevの周囲」以外の範囲において、層除去領域Ｇｒ、Ｇｒ’が形成されている。なお、ウェハ２０ｃは、図７(A) や図７(B) に示す断面図からわかるように、ウェハ２０ａと同様に、層除去領域Ｇｒで除去される層はＳＯＩ層２３のみであり、酸化膜２２およびシリコン基板２１を残している。
【００５１】
このようにウェハ２０ｃでは、チップＤev間に形成される溝状の層除去領域Ｇｒに加えて、外周縁領域Ｒに層除去領域Ｇｒ’を形成することにより、チップＤevを形成する以外には不要となるＳＯＩ層２３を層除去領域Ｇｒにおいて除去することから、図３(C) を参照して説明したように、エキスパンド工程においてウェハ２０ｃの裏面からの押圧力を安定してウェハ２０ｃの表面に伝達することができる。また、チップＤevを形成する部位以外には、ＳＯＩ層２３が形成されていないことから、シリコン基板２１における改質領域Ｋをより安定して形成できるので、チップＤevの分離を適正に行うことができる。
【００５２】
また、図７(C) および図７(D) に示すように、ウェハ２０ｃの改変例としてのウェハ２０ｃ’では、これらの断面図からわかるように、ウェハ２０ａ’と同様に、層除去領域Ｇｒで除去される層はＳＯＩ層２３および酸化膜２２であり、シリコン基板２１を残している。これにより、ウェハ２０ｃ’では、ウェハ２０ｃと同様に、エキスパンド工程においてウェハ２０ｃ’の裏面からの押圧力を安定してウェハ２０ｃ’の表面に伝達することができ、また層除去領域Ｇｒ、Ｇｒ’においては、照射されたレーザ光ＬはＳＯＩ層２３や酸化膜２２に入射することなく、直接、シリコン基板２１に入射するので、ＳＯＩ層２３や酸化膜２２を原因とする反射や散乱を生じることがない。
【００５３】
したがって、ウェハ２０ｃ’の裏面からの押圧力を安定してウェハ２０ｃ’の表面に伝達しながらも、レーザ光Ｌは、シリコン基板２１の内部において予定した位置に焦点Ｐを結ぶことができるので、改質領域Ｋを安定に形成することが可能となり、チップＤevの歩留まりや品質を向上させることができる。つまり、ウェハ２０ｃ’では、ウェハ２０ｂによる利点（チップＤevを安定して分離し得る点）とウェハ２０ａ’による利点（シリコン基板２１にレーザ光Ｌを直接入射し得る点）を兼ね備えたウェハを形成することができる。
【００５４】
上述した各実施形態では、各ウェハ２０ａ，２０ａ’，２０ａ”，２０ｂ，２０ｂ’，２０ｃ，２０ｃ’の基材をシリコンとしたものを例に説明したが、本発明の適用はこれに限られるものではなく、半導体材料であれば、例えば、ガリウム砒素等でも上述と同様の作用および効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るウェハの構成例を示す模式図である。
【図２】図２(A) は図１に示すウェハ２０ａを２Ａ−２Ａ線により切断した場合、図２(B) は同ウェハを２Ｂ−２Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図であり、図２(C) は図１に示すウェハの改変例２０ａ’において、２Ａ−２Ａ線により切断した場合、図２(D) は同ウェハを２Ｂ−２Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図である。図２(A) 〜図２(D) に示されるレーザ光Ｌは、紙面垂直方向に走査している様子を表している。
【図３】図３(A) は図１に示すウェハの改変２０ａ”において、２Ｂ−２Ｂ線により切断した場合の模式的な断面図で、図３(B) は図３(A) の同ウェハ断面において改質領域の形成を進展させた様子を示すもの、図３(C) は図３(A) の同ウェハ断面において改質領域の割断によりチップが分離される様子を示すものである。図３(A) に示されるレーザ光Ｌは、紙面垂直方向に走査している様子を表している。
【図４】本発明の第２実施形態に係るウェハの構成例を示す模式図である。
【図５】図５(A) は図４に示すウェハ２０ｂを５Ａ−５Ａ線により切断した場合、図５(B) は同ウェハを５Ｂ−５Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図であり、図５(C) は図４に示すウェハの改変例２０ｂ’において、５Ａ−５Ａ線により切断した場合、図５(D) は同ウェハを５Ｂ−５Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図である。図５(A) 〜図５(D) に示されるレーザ光Ｌは、紙面垂直方向に走査している様子を表している。
【図６】本発明の第３実施形態に係るウェハの構成例を示す模式図である。
【図７】図７(A) は図６に示すウェハ２０ｃを７Ａ−７Ａ線により切断した場合、図７(B) は同ウェハを７Ｂ−７Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図であり、図７(C) は図６に示すウェハの改変例２０ｃ’において、７Ａ−７Ａ線により切断した場合、図７(D) は同ウェハを７Ｂ−７Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図である。図７(A) 〜図７(D) に示されるレーザ光Ｌは、紙面垂直方向に走査している様子を表している。
【図８】図８(A) は、従来例によるウェハの構成例を示す模式図で、図８(B) は図８(A) に示すウェハ１００を８Ａ−８Ａ線により切断した場合、図８(C) は同ウェハを８Ｂ−８Ｂ線により切断した場合、におけるそれぞれ模式的な断面図である。図８(B) 、図８(C) 示されるレーザ光Ｌは、紙面垂直方向に走査している様子を表している。
【符号の説明】
【００５６】
２０ａ、２０ａ’、２０ａ”、２０ｂ、２０ｂ’、２０ｃ、２０ｃ’…ウェハ（半導体ウェハ）
２１……シリコン基板（改質領域形成層）
２２…酸化膜（改質領域形成層以外の層）
２３…ＳＯＩ層（改質領域形成層以外の層）
３１…ＤＡＦ
３１ａ…隙間（層除去領域）
３２…ダイシングフィルム
５１…押圧部材
ＣＶ、ＣＶ’…集光レンズ
Ｄev…チップ（半導体装置）
ＤＬ…割断線（レーザ光が照射される部位、照射部位）
Ｇｒ、Ｇｒ’…層除去領域
Ｋ…改質領域
Ｌ…レーザ光
Ｌ’…反射光
Ｌ”…散乱光
Ｐ…焦点
Ｒ…外周縁領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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